KR100629700B1 - 보강된 나무 배트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 나무 배트는 표준 나무 배트와 동일한 형상이지만 약간 더 작은 치수로 형성된 중실(中實) 나무 코어를 포함한다. 본 발명의 배트의 동체(barrel)는 타격영역에 다수의 홈을 포함한다. 고강도 섬유로 이루어진 유연성 직물 슬리브의 하나 이상의 연속 층이 나무 코어의 거의 전체 외표면에 걸쳐 꼭 맞게 끼워짐으로써, 예비 성형된 배트 조립체가 형성된다. 직물 슬리브는 코어의 동체 상에서 약간 확장되고, 코어의 손잡이 상에서 수축된다. 최초에 그 스트랜드가 +45°/-45°의 배향으로 정렬된 파이버글라스 브레이드 슬리브가 직물 슬리브로서 적합하다. 손잡이 부분 상에서 브레이드 슬리브 스트랜드에 장력을 걸면, 그 스트랜드는 보다 더 길이 방향으로 정렬되어 고정되는 성향을 나타내고, 이에 의해 배트의 손잡이 부분의 보강 강도가 현저히 증가된다. 상온 또는 그 근처에서 자기 경화되는 에폭시 수지에 의해, 슬리브의 층이 나무 배트에 대해 특정화된 최종의 크기 치수로 나무 배트에 박층을 이루어 접착된다. 적합한 브레이드 슬리브는 슬리브를 나무 코어에 2겹으로 부착하는 동시에 직물 스트랜드를 원하는 배향으로 정렬시키는 중공 부착관을 사용함으로써, 나무 코어에 부착될 수 있다. 본 발명의 성형 기술에 의해, 종래의 플라스틱 수축관이 열수축되어, 예비 성형된 배트 조립체에 꼭 맞게 밀착된다. 이후로, 열수축된 관은 직물 슬리브의 층을 경화성 수지에 의해 나무 코어에 박층을 이루어 접착시키기 위한 주형으로서 사용된다.

Description

보강된 나무 배트{REINFORCED WOOD BAT}

도 1은 나무 코어 상의 복합재 박층을 나타내기 위해 배트의 동체(barrel) 부분이 절취되어 있는 본 발명의 보강된 나무 배트의 입면도.

도 2는 파선이 종래의 표준 크기의 나무 배트의 원형 크기를 나타내고 있는 본 발명의 나무 코어의 입면도.

도 3은 적합한 파이버글라스 브레이드 슬리브의 2개의 층이 나무 코어의 전체에 걸쳐 펼쳐져 있는 본 발명의 예비 성형된 배트 조립체의 입면도.

도 4는 도 3에 나타낸 예비 성형된 배트 조립체의 노브(knob) 및 손잡이 부분의 확대 사시도.

도 5는 도 3에 나타낸 예비 성형된 배트 조립체의 동체 또는 외측 단부의 확대 사시도.

도 6은 배트의 선단부가 실질적으로 보강 복합재 박층에 의해 덮혀지는 것을 나타내고 있는 배트의 동체 또는 선단부의 부분 단면도.

도 7은 배트의 노브가 실질적으로 보강 복합재 박층에 의해 덮혀지는 것을 나타내고 있는 배트의 손잡이 단부의 부분 단면도.

도 8은 적합한 브레이드(braid)의 형식을 나타내고 있는 본 발명에 따른 브레이드 슬리브의 일부분의 확대 정면도.

도 9는 나무 코어가 파이버글라스 슬리브의 제1 층을 수납하기 위해 삽입될 준비를 완료한 상태에서, 본 발명에 따른 부착관을 나타내고 있는 부분 단면 측면도.

도 10은 배트의 외측 선단부에 있는 지지 연장부를 비틂으로써 파이버글라스 슬리브의 제1 층이 나무 코어의 외표면 상에 꼭 맞게 끼워져 나무 코어가 다시 제2 층을 수납할 준비를 완료한 상태에서, 부착관에 완전히 삽입된 나무 코어를 나타내고 있는 부분 단면 측면도.

도 11은 나무 코어가 부착관으로부터 제거됨으로써 파이버글라스 슬리브의 제2 층이 외표면 상에 부착되는 것을 나타내고 있는 도 9 및 도 10과 유사한 또 다른 부분 단면 측면도.

도 12는 경화성 수지 박층 형성제를 도포하기 위해 나무 코어와 유리 섬유 슬리브층의 예비 성형된 배트 조립체가 배치되어 있는 하부 반쪽 주형의 평면도.

도 13은 주형과, 예비 성형된 배트 조립체 및 경화성 수지를 주형 내에 주입하여 슬리브 층을 함침시키기 위한 주입구와의 결합 관계를 나타내고 있는 종래의 2개의 반쪽 주형 및 그 공동의 개략적인 측면도.

도 14는 도 12에 나타낸 하부 반쪽 주형 및 예비 성형된 배트 조립체의 단부 입면도.

도 15는 관형의 플라스틱 주형을 형성하는 중에 고수축 열가소성 관을 동시에 신장 및 수축시키기 위한 장치의 개략적인 측면도.

도 16은 에폭시 수지가 관형 플라스틱 주형 내에서 예비 성형된 배트 조립체 상을 거쳐 하향 이동함에 따라 파이버글라스 층을 습윤시키기 위한 장치를, 수지 중의 소정의 장소에 있는 물푸레 나무 흡열체와 함께 개략적으로 나타내고 있는 측면도.

도 17은 배트의 노브의 직하부에 있는 장착구에 의해 관형의 플라스틱 주형 내의 예비 성형된 배트 조립체 및 에폭시 수지로 습윤된 섬유 층을 지지하기 위한 장치의 개략적인 측면도.

도 18은 종래의 표준 크기의 나무 배트의 원형 크기를 파선으로 나타내고 있는 도 2의 배트를 수정한 배트, 즉 동체에 다수의 원형 홈을 갖는 배트의 나무 코어의 입면도.

도 19는 종래의 표준 크기의 나무 배트의 원형 크기를 파선으로 나타내고 있는 도 18의 배트를 수정한 배트, 즉 동체에 모따기 된 모서리를 갖는 복수 개의 원형 홈이 마련되어 있는 배트의 나무 코어의 입면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 보강된 나무 배트

12 : 나무 코어

14 : 복합재 박층

16, 17 : 손잡이 부분

18, 21 : 노브(knob)

19, 20 : 동체 부분

28 : 지지 연장부

32 : 예비 성형된 배트 조립체

34 : 파이버글라스 슬리브

40, 42 : 파이버글라스 스트랜드

50 : 부착관

64 : 하부 반쪽 주형

66 : 상부 반쪽 주형

68 : 공동

70 : 주입구

72 : 관형 주형

74 : 중공 관

80 : 스파우트(spout)

82 : 고수축 관

84 : 복사 히터

86 : 에폭시 수지

102 : 원형 홈

110 : 길이방향의 홈

206 : 모따기 된 외측 모서리

207 : 모따기 된 내측 모서리

본 발명은 야구공, 소프트 볼 등을 타격하기 위한, 외표면 둘레를 보강한 나무 배트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 더 상세히 말하자면, 본 발명은 고강도 섬유 및 수지를 포함하고 나무 코어의 외표면에 박층으로 덮혀진 복합재 재료의 코팅으로써, 노브 또는 하단부로부터 상단부 또는 외측 단부까지의 외부 둘레를 보강한 중실(中實) 나무 배트 및 제조 방법에 관한 것이다. 보강된 배트의 동체 부분의 섬유 스트랜드(strand)는 대각선 방향으로 배향된 그물의 형태이고, 손잡이 부분의 섬유 스트랜드는 보다 더 배트의 길이 방향으로 배향된 그물의 형태이다.

야구 배트 및 소프트 볼 배트는 조직화된 야구 경기 및 야구 리그가 시작된 이래로 나무로 제조되어 왔다. 나무 배트는 통상의 선반 가공 기법을 사용하여 제조되었고, 나무 배트에 대한 표준 중량 특성과 함께 그 표준 외형 치수도 개발되었다. 또한, 중공 알루미늄 배트가 개발되어 다수의 젊은 선수들이 사용하고 있고, 특정의 리그 및 연령군과 관련된 특정의 규정에서는 중공 알루미늄 배트를 요구하고 있다. 또한, 보다 더 어린 연령군에서 연습 및 훈련용으로 사용되는 중공 플라스틱 배트도 개발되었다. 통상, 이러한 플라스틱 배트는 대개 경량의 중공 플라스틱 공, 고무 공 등과 함께 사용된다.

미국 특허 제1,499,128호, 제1,611,858호, 제3,116,926호, 제3,727,295호, 제3,779,551호, 제3,811,596호, 제3,861,682호, 제3,955,816호, 제3,963,239호, 제4,241,919호, 제4,744,136호, 제4,763,899호, 제4,844,460호, 제5,114,144호와 캐나다 특허 제 962291호에는 각종의 개발된 공 타격용 배트들이 개시되어 있다.

중실 나무 배트의 가장 큰 단점은 상대적으로 비싸고, 사용할 때 자주 파손된다는 것이다. 따라서, 지난 수년 간에 걸쳐, 허용 가능한 중량 파라미터 및 크기 파라미터 내에서 그 중량, 크기, 강도, 강성 및 가요성이 우수한 성능 특성을 발휘하는 데에 적합하면서도, 표준적인 중실 나무 배트 또는 압출 알루미늄 배트보다 더 수명이 긴 보강된 나무 배트를 개발하려고 많은 시도를 해왔다. 예컨대, 그 성능이 인증된 나무 배트들의 직경은 2.75 인치를 넘지 않는다.

이와 같은 선행의 시도들 중의 하나로서, 휠러(Wheeler) 등의 미국 특허 제3,129,003호에 개시되어 있는 나무 배트에서는, 파이버글라스 슬리브가 나무 배트의 손잡이 부분에 밀착적으로 눌러 붙여지고, 플라스틱 코팅물이 슬리브에 피복되어 슬리브를 적소에 고정시킨다. 바움(Baum)의 미국 특허 제5,114,144호에서는, 수지 함침된 고강도 섬유제의 편직물 층 또는 직물 층이 발포 플라스틱제 또는 압출 알루미늄제의 배트 형상의 중심 코어에 부착된다. 수지 코팅된 나무 덧판의 외층을 부착하고, 분할 주형 내에 복합재를 넣어 분할 주형을 상호 가압하는 동안에, 수지가 단일체를 형성하게 된다. 코스토포울로스(Costopoulos)의 미국 특허 제3,598,410호는 표면 홈 내에 나선상으로 감겨지고 고인장 다중 섬유 필라멘트를 구비한 다수의 개별 박층으로 이루어진 나무 배트를 개시하고 있다. 끝으로, 세키(Seki)의 미국 특허 제5,301,940호는 용융성 재료 또는 발포 수지를 사용하여 마련된 배트 코어의 외표면에 연속적인 보강 섬유 및 성형 재료를 부착시키기 위한 수지 주입 기술을 개시하고 있다.

그러나, 선행 기술의 특허는 그 어느 것도 본 발명의 특징을 갖는 보강된 나무 배트를 개시하고 있지 않다. 구체적으로, 선행 기술은 고강도 섬유 수지로 이루어져 나무 배트의 거의 전체 외표면에 걸쳐 접착된 연속적인 슬리브를 구비하는 보강된 중실 나무 배트를 개시하고 있지 않다. 또한, 선행 기술은 브레이드 슬리브가 배트의 거의 전체 외표면을 덮는 2개 이상의 층으로 중실 나무 코어에 부착되는 조합 방식을 개시하고 있지 않다. 뿐만 아니라, 선행 기술은 완성된 배트가 원래의 나무 배트에 대해 특정화된 표준 치수 크기로 복원되도록 하기 위해, 약간 작은 치수로 깍여진 나무 코어 및 깍여진 나무 코어의 표면에 접착되는 고강도의 복합재 슬리브에 의해 미리 정해진 나무 배트의 표준 크기를 형성하는 조합 방식을 개시하고 있지 않다.

본 발명의 목적은 그 형상 및 구조가 종래의 나무 배트와 동일하면서도 그 외형 치수가 표준 크기의 종래의 나무 배트보다는 약간 작은 나무 배트 코어와, 고강도 섬유를 함유하고 나무 코어의 거의 전체 외표면에 걸쳐 접착된 보강 복합재 박층으로 이루어져, 그 외형 치수가 표준 크기의 종래의 나무 배트와 동일한 완성품 배트를 형성하는, 야구, 소프트 볼 등의 공을 타격하기 위한 보강된 나무 배트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 나무 코어와 상호 작용하여 종래의 나무 배트와 동일한 외관 및 충격 특성을 나타내면서도 타격된 공과의 접촉으로 인한 파손 및 손상을 현저히 적게 받는, 투명한 경화성 수지로 함침된 고강도 섬유의 스트랜드로 이루어진 하나 이상의 직물 슬리브의 연속 층이 보강 복합재 박층을 형성하는, 전술한 목적에서 설명한 보강된 나무 배트를 제공하는 것이다. 실제로, 본 발명의 배트의 내구 수명에 대해 시험을 한 결과, 사실상 파손된 배트는 없었다.

본 발명의 또 다른 목적은 파이버글라스 스트랜드로 이루어진 2개 이상의 보강 브레이드 슬리브의 연속 층이 나무 코어의 거의 전체 외표면에 걸쳐 접착되는, 전술한 목적에서 설명한 보강된 나무 배트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고강도 파이버글라스 스트랜드가 손잡이 부분에서는 길이 방향 또는 0°로, 공과 부딪치는 동체 부분에서는 +45°/-45°의 대각선 방향의 그물로 배향되어, 배트의 동체 부분에서는 내충격성이, 손잡이 부분에서는 내파괴성이 향상되는, 전술한 목적에 따른 보강된 나무 배트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 선반 지지 연장부가 나무 코어 상에 파이버글라스 스트랜드를 부착하여 정향하는 작업 및 나무 코어에 보강 복합재 박층을 씌워 접착하는 작업을 지원하는, 전술한 목적에서 설명한 보강된 나무 배트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 길이 방향으로 연장된 홈을 배트의 손잡이 부분의 둘레를 따라 대칭적으로 절삭 가공하여, 나무 코어에 보강 복합재를 접착하는 작업을 개선시킨, 전술한 목적에서 설명한 보강된 나무 배트를 제공하는 것이다.

본 발명의 별도의 또 다른 목적은 배트 형상의 나무 코어를 약간 작은 외형 크기로 형성하고, 하나 이상의 파이버글라스 슬리브의 연속 층을 코어의 거의 전체에 걸쳐 위치시켜, 예비 성형된 배트 조립체를 형성하는 방식의 보강된 나무 배트의 제조 방법을 제공하는 것이다. 그 후, 예비 성형된 배트 조립체를 주형에 넣고 경화성 수지를 파이버글라스 슬리브의 층에 피복하며, 수지를 경화시켜 파이버글라스 층이 배트 코어의 외면에 접착되어 박층을 이루도록 함으로써, 그 외형 치수가 종래의 나무 배트와 정확히 일치하는 완성된 보강 나무 배트를 형성하게 된다.

본 발명의 또 다른 목적은 나무 코어를 종래의 방식으로 그 각각의 단부로부터 길이 방향으로 연장되는 선반 지지 연장부 또는 스터드(stud)를 포함하도록 형성하고, 부착관을 사용하고 지지 연장부를 손잡이로 하여 나무 코어를 비틂으로써 2개 이상의 파이버글라스 브레이드 슬리브의 층이 나무 코어의 거의 전체 외표면에 걸쳐 펼쳐지도록 하는 방식의 예비 성형된 배트 조립체를 사용한 보강된 나무 배트의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이어서, 파이버글라스 슬리브를 경화성 수지로 함침시키고, 수지를 경화시켜 보강 슬리브가 박층을 이루어 나무 코어에 견고히 접착되도록 함으로써, 일체형의 배트 구조물을 형성하게 된다.

본 발명의 또 다른 목적은 유리 섬유가 나무 배트 코어의 표면 상에 위치되어 있는 예비 성형된 배트 조립체에 적합한 에폭시 수지를 피복하기 위한 주형을, 고수축 플라스틱 관을 예비 성형된 배트 조립체에 꼭 맞게 밀착되도록 동시에 신장 및 열수축시켜 관형의 플라스틱 주형을 형성하는 동시에, 경화성 수지를 관형의 주형 내에 넣고 헤드 압력(head pressure)을 가하여 수지를 경화되기 이전에 유리 섬유에 습윤시키기 위한 중공 관 연장부를 형성함으로써, 고열수축 관으로부터 형성하는 방식의 보강된 나무 배트의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 관형의 플라스틱 주형의 중공 관 연장부 내에 에폭시 수지를 부어 넣은 후에 그 중공 관 연장부에 흡열체를 삽입함으로써, 에폭시 수지의 발열 반응을 감쇠시켜 수지가 경화되기 이전에 예비 성형된 배트 조립체의 유리 섬유를 충분한 시간에 걸쳐 습윤시킬수 있도록 하는 방식의 전술한 목적에 따른 보강된 나무 배트의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 에폭시 수지로 습윤된 유리 섬유를 구비한 예비 성형된 배트 조립체를 담고 있는 관형의 플라스틱 주형을 거꾸로 뒤집어서 노브의 직하부에서 배트를 지지하는 장착구에 의해 유지시킴으로써, 경화되지 않은 수지와 유리 섬유가 손잡이/노브의 경계면에서 보다 더 양호하게 충전되도록 하는 방식의 직전에 전술한 2가지 목적에 따른 보강된 나무 배트의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배트의 동체 단부에 수지를 더 첨가하여 배트의 수명을 늘리는 것을 돕기 위해 다수의 원형 홈을 동체 부분에 제공하는 것이다. 상기 홈은 그 내측 및 외측에 횡단의 전이부 혹은 모따기가 된 모서리를 구비한다.

본 발명에 따르면, 형상이 나무 배트와 동일하게 깍여진 중실 나무 코어는 종래의 나무 배트에 대해 특정화된 표준 치수 크기보다 약간 더 작은 치수로 마련된다. 나무 코어는 선반 지지 연장부 또는 스터드를 그대로 남겨둔 채 마련된다. 이어서, 나무 코어는 고강도 섬유의 스트랜드로 형성된 연속적인 유연성 직물 슬리브, 바람직하게는 파이버글라스 브레이드 슬리브의 하나 이상의 층으로 피복되어, 예비 성형된 배트 조립체가 형성된다. 직물 슬리브의 각각의 층은 예비 성형된 배트 조립체의 형성 중에, 나무 코어의 거의 전체 외표면에 걸쳐 꼭 맞게 끼워져 그 스트랜드가 배트의 손잡이 부분을 따라 브레이드의 길이 방향의 강도를 현저히 증가시키게 정렬되도록 부착된다. 다음으로, 적절한 경화성 수지, 바람직하게는 상온 또는 그 근처에서 자기 경화되는 에폭시 수지가 예비 성형된 배트 조립체의 고강도 섬유 슬리브의 층에 도포되어 경화됨으로써, 슬리브의 층이 나무 배트에 대해 특정화된 것과 동일한 크기 치수로 박층을 이루어 코어에 접착된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 파이버글라스 브레이드 슬리브 또는 다른 유연성 직물 슬리브의 직경이 거의 균일하게 형성된다. 슬리브의 균일한 내경은 동체 부분에서 코어의 직경보다 약간 더 작고, 손잡이 부분에서 코어의 직경보다도 상당히 더 크다. 또한, 슬리브는 반경 방향의 힘을 받을 때에는 그 직경이 확장될 수 있고, 길이 방향의 장력 또는 비틀림을 받을 때에는 그 직경이 수축될 수 있다. 슬리브의 스트랜드가 슬리브의 길이 방향의 축선에 대해 대략 +45°/-45°의 배향으로 정렬되는 것이 바람직하다.

따라서, 슬리브의 층이 코어 상에 부착되면, 슬리브는 동체 부분의 코어 상에서 약간 확장되고, 이에 의해 스트랜드는 +45°/-45°보다 더 큰 각도로 증가된 배향을 나타내게 된다. 한편, 각각의 슬리브의 층이 나무 코어의 외부 둘레의 소정의 위치에 배치되면, 코어는 슬리브에 대해 비틀어지거나 회전될 수 있고, 이에 따라 슬리브가 길이 방향의 장력 하에 놓여지게 된다. 이와 같이 비틂으로써, 슬리브는 수축되어 배트의 외측 단부 또는 상단 둘레에 꼭 맞게 끼워진다. 마찬가지로, 손잡이 부분의 스트랜드도 장력을 받거나 비틀어짐으로써, 슬리브가 압축되어 배트의 손잡이 부분의 둘레에 꼭 맞게 끼워지게 된다. 중요한 것은 나무 코어의 손잡이 부분의 둘레에서의 브레이드 슬리브의 신장 및 수축에 의해 손잡이 부분을 따라 섬유 스트랜드의 배향이 변한다는 것이다. 실제로, 브레이드 슬리브를 사용할 경우, 직물 스트랜드는 손잡이 부분에서 배트의 길이 방향 축선에 보다 더 가까운 배향을 나타내어 필연적으로 상호 고정되는 것으로 확인되었다. 이와 같이 보다 더 길이 방향 쪽으로 배향되어 고정되는 것에 의해, 손잡이의 길이 방향 축선을 따라 브레이드 슬리브의 인장 강도가 현저히 증가된다. 그렇지 않을 경우, 손잡이 부분은 가장 약한 곳에 해당한다. 경화성 수지에 의해 슬리브의 층이 박층을 이루어 코어에 접착되면, 그와 같은 양호한 스트랜드의 배향이 배트 중에 그대로 유지되어 이루어진다. 이러한 배열은 배트의 강도 특성을 현저히 향상시킨다.

또한, 본 발명은 전술한 신규의 나무 배트를 제조하기 위한 독특한 방법을 포함하고 있다. 대체로, 본 발명의 방법은 선반 등과 같은 종래의 배트 제조 설비를 사용하여 표준 배트 빌렛으로부터 중실 나무 배트 코어를 형성하는 것으로 시작된다. 그러나, 본 발명의 경우에는, 파이버글라스 슬리브의 층을 수용하기 위해, 나무 코어를 그 전체 표면에 걸쳐 표준 나무 배트에 대해 규정된 것보다 약간 더 작은 치수로 가늘게 형성한다. 또한, 선반 지지 연장부 또는 지지 스터드를 그대로 남겨둔다.

이어서, 본 발명에 따른 경화성 수지의 도포를 지원하기 위해, 손잡이 부분을 따라 나무 코어의 둘레에 대칭적으로 복수의 길이 방향의 홈을 절삭 가공한다. 나무로부터 공기가 방출되도록 나무 코어를 처리하여 코어 표면에 수지 프라이머(primer)를 도포하는 것이 바람직하다. 다음으로, 중공 부착관을 사용하여 하나 이상의 연속적인 파이버글라스 브레이드 슬리브의 층을 나무 코어 상에 부착하여 예비 성형된 배트 조립체를 형성한다. 적합한 것은 2개의 파이버글라스 슬리브의 층을 부착하는 것이 바람직하다. 이러한 작업은 본 발명에 따라 슬리브의 일단부가 부착관의 개방된 입구의 전면을 폐쇄하는 상태로 부착관의 외측면 상에 슬리브를 배치함으로써 수행된다.

나무 코어의 손잡이 쪽의 단부를 부착관의 개방 단부 내로 밀어 넣는 한편, 브레이드 슬리브가 부착관의 외측면을 떠나 코어 상으로 이동될 때에 브레이드 슬리브의 이동을 억제시킨다. 이와 같이 억제시킴으로써, 슬리브는 코어의 손잡이 부분 상으로 이동됨에 따라 길이 방향의 장력 하에 놓이게 되고, 브레이드 슬리브가 연신되어 손잡이 부분 상에 꼭 맞게 끼워지게 된다. 코어가 부착관 내에 완전히 들어가게 되면, 동체 쪽의 단부의 지지 연장부를 손잡이로서 사용하여 코어를 회전시킨다. 이와 같은 회전 작용에 의해, 슬리브가 코어의 외측 단부 상에서 수축되어, 지지 연장부와 배트의 동체 쪽의 단부가 만나는 지점인 지지 연장부의 원형 베이스에 접촉하게 된다.

슬리브가 코어의 외측 단부 둘레에서 수축됨으로써, 슬리브를 헐겁게 만들거나 분리되어 떨어지게 함이 없이 코어를 부착관으로부터 인출할 수 있고, 이러한 코어의 인출과 동시에 파이버글라스 슬리브의 제2 층을 제1 층 위에 분포시킬 수 있다. 이 경우, 노브 상에 연장되는 제2 층의 단부에 장력을 가하여, 제2 층이 코어 및 제1 층의 손잡이 부분 상에서 수축되도록 한다. 이와 같이 함으로써, 예비 성형된 배트 조립체가 후속 처리를 위한 준비를 완료하게 된다.

본 발명에 따른 적합한 성형 기술은 종래의 고수축 플라스틱 관을 열수축시켜 예비 성형된 배트 조립체에 밀착적으로 끼워지게 하는 단계를 포함한다. 이 경우, 수축된 관은 파이버글라스 슬리브의 층을 경화성 수지에 의해 박층을 이루어 코어에 접착시키기 위한 주형으로서 사용된다. 또한, 수지가 관형의 주형 내로 서서히 공급될 때에 수지를 수납하고 유지하여 수지를 경화되기 이전에 파이버글라스 슬리브에 습윤시키기 위한 용기로서 사용하게 될 적절한 관형의 연장부를 동체 쪽의 단부에 구비하도록 관을 수축시키는 것이 바람직하다. 배트의 손잡이 부분의 직경과 동체 부분의 직경과의 사이에는 차이가 있기 때문에, 예비 성형된 배트 조립체 상에 플라스틱 주형 관을 수축시키는 방법에서는, 열수축 과정 중에 플라스틱 주형 관을 가열 및 수축시키는 작업 뿐만 아니라 동시에 신장시키는 작업도 필요한 것으로 확인되었다. 이와 같이 신장시키는 작업은 주형 관이 예비 성형된 배트 조립체의 손잡이 부분의 둘레에서 충분히 수축되도록 하기 위해 필요한 것으로 확인되었다.

다음으로, 경화성 수지를 관형의 주형 내로, 바람직하게는 파이버글라스 슬리브의 층을 습윤시키기 위해 수축 랩 관 연장부를 통해 서서히 공급한다. 또한, 관 연장부 내부의 수지 중에 긴 물푸레 나무 조각을 삽입하여 흡열체로서 작용하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 공기압을 가하여 수지가 적당한 시간 내에 예비 성형된 배트 조립체의 파이버글라스 슬리브의 층을 습윤시키도록 하는 것이 바람직하다.

파이버글라스 슬리브의 층을 습윤시킨 후에, 관형의 플라스틱 주형 내에 있는 예비 성형된 배트 조립체를 거꾸로 뒤집어서, 노브의 직하부에서 배트를 지지하는 장착구에 의해 유지시킬 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 경화되지 않은 수지 및 유리 섬유가 손잡이/노브의 경계면에서 보다 더 양호하게 충전된다. 수지가 경화되고 나면, 관형의 플라스틱 주형 및 열수축 랩을 제거한다. 이어서, 지지 연장부들을 절단하고, 노출된 배트의 단부들을 마감 처리한다. 다음으로, 손잡이에 모래를 분사하거나 손잡이를 사포로 갈아서 거칠은 감촉을 부여한다.

전술한 본 발명의 목적 및 다른 목적과 장점은 본 명세서의 일부인 첨부 도면을 참조하여 이하에서 보다 더 구체적으로 설명하고 청구하는 본 발명의 상세한 구성 및 작용 효과를 통해 명확히 파악할 수 있을 것이다. 전체적으로, 첨부 도면의 유사한 부분들은 유사한 도면 부호로 참조된다.

첨부 도면에 예시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서, 명확화를 위해 특정의 용어들을 사용하지만, 본 발명은 도시되고 설명되는 특정의 실시예 및 그와 같이 선정된 용어들에 한정되는 것은 아니다. 각각의 특정의 용어는 유사한 목적을 수행하기 위해 유사한 방식으로 작용하는 모든 기술적 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 보강된 배트는 전체적으로 도면 부호 10으로 지시되고, 나무 코어(12) 및 복합재 박층(14)을 포함한다. 복합재 박층(14)은 나무 코어(12)의 거의 전체 외표면을 덮는 유연성 직물 슬리브의 하나 이상의 연속 층으로 형성된다. 직물 슬리브는 고강도 섬유, 바람직하게는 파이버글라스로도 알려져 있는 유리 섬유로 이루어지고, 직조된 브레이드의 형태인 것이 적합하다. 브레이드 슬리브는 보강 층이 박층을 이루어 나무 코어(12)의 외표면에 접착되도록 하는 경화성 수지로 함침된다.

또한, 배트(10)는 종래의 나무 배트의 표준 치수 특성 및 표준 물리 특성을 따르도록 구성된다. 보다 더 구체적으로 말하자면, 종래의 나무 배트는 표준 중량 특성, 표준 외경 및 테이퍼 형상 특성을 겸비하여 각종의 표준 길이로 구성된다. 배트(10)는 그와 같은 표준 특성들을 따르도록 제조된다. 종래의 나무 배트와 마찬가지로, 배트(10)는 그 일단부에 노브(18)를 구비한 손잡이 부분(16)을 포함하고, 이 손잡이 부분(16)은 외측으로 테이퍼지며 선단부 또는 외측 단부(22)에서 종결되는 동체 부분(20)에 합체된다.

나무 코어(12)는 종래의 선반 가공 작업을 사용하여 나무 배트에서의 종래의 방식과 마찬가지로 형성되고, 손잡이 부분(17), 동체 부분(19) 및 손잡이 부분의 단부에 있는 노브(21)를 포함한다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 나무 코어(12)는 종래의 나무 배트의 외형 치수보다는 약간 더 작은 외형 치수로 형성된다. 도 2의 도면 부호 24로 지시되는 파선은 종래의 나무 배트의 외곽선을 규정하는 것으로, 이를 통해 나무 코어(12)가 종래의 표준 크기의 나무 배트의 치수에 비해 약간 작은 외형 치수로 형성된다는 것을 나타내고 있다. 박층(14)이 나무 코어(12)에 접착되면, 완성된 보강 나무 배트(10)의 외형 치수는 표준 크기의 종래의 나무 배트의 외형 치수와 동일하게 된다. 선반 가공 작업에 의해 나무 코어를 그 전체 길이에 걸쳐 표준 나무 배트의 치수로부터 대략 1/10 인치 정도 축소시키는 것이 바람직하다. 따라서, 그 직경이 약 2.50 인치인 표준 나무 배트의 경우에는 나무 코어(12)의 동체 부분(19)에서의 직경이 약 2.35 - 2.40 인치인 것이 바람직하다.

또한, 선반 가공에서 나무 코어(12)를 깍아서 형성할 때에, 도 2에 도시된 바와 같이 코어(12)의 각각의 단부로부터 축방향으로 연장되는 특정한 치수의 길이 방향의 선반 지지 연장부 또는 스터드(26, 28)가 남겨지도록 나무 코어(12)를 형성한다. 외측 단부의 연장부 또는 스터드(28)는 배트(10)의 제조 시에 손잡이로서 사용되기에 충분한 크기로 형성된다. 연장부(28)는 그 직경이 약 1 인치, 그 길이가 약 2 - 3 인치인 것이 적합하다. 노브 쪽의 단부에 있는 연장부(26)는 조금 더 작게 형성될 수 있고, 그 직경이 3/4 인치, 그 길이가 1/2 인치 정도이다. 나무 코어(12)에는 손잡이 부분(17)을 따라 길이방향의 홈(30)이 절삭 가공된다. 이들 홈은 코어의 손잡이 부분을 따라 파이버글라스 슬리브의 층을 습윤시키거나 함침시키는 것을 지원하는 데에 사용된다. 또한, 이들 홈은 손잡이의 외주를 따라 대칭적으로 배치되고, 노브에 약 1 1/2 인치 정도 못미치는 지점으로부터 배트의 길이를 따라 약 15 인치 이상 연장되는 것이 바람직하다. 홈(30)은 임의의 유효 크기 및 형상으로 될 수 있다. 손잡이의 둘레를 따라 대칭적으로 이격된 0.06 인치 × 0.06 인치의 4개의 홈을 형성하는 것이 만족할 만한 것으로 확인되었다.

예비 성형된 배트 조립체는 도 3에 도시되어 있고, 전체적으로 도면 부호 32로 지시된다. 이 조립체(32)는 나무 코어(12)의 거의 전체 외표면을 전체적으로 도면 부호 34로 지시된 유연성 직물 슬리브의 하나 이상의 연속 층으로 피복함으로써 형성된다. 파이버글라스 브레이드 슬리브의 2개의 연속 층이 코어(12) 상에 꼭 맞게 끼워지는 것이 바람직한데, 이들 2개의 층은 도 6 및 도 7에서 도면 부호 36과 38로 지시되어 있다. 2개의 연속 층이 적합하기는 하지만, 1개의 연속 층으로도 충분할 수 있거나, 파이버글라스 스트랜드의 밀도와, 브레이드 또는 슬리브의 직조 견고성에 의존하여 3개 이상의 층이 사용될 수도 있다.

슬리브(34)의 직경은 대체로 일정하고, 슬리브(34)는 스트랜드가 대체로 서로 수직하고 코어(12)의 길이 방향의 축선에 대해 대략 45°또는 +45°/-45°의 각도로 되도록 브레이딩되거나 형성된다. 본 발명에 있어서, 0°의 스트랜드의 배향은 나무 코어(12) 또는 배트(10)의 길이 방향의 축선에 평행한 것이고, 90°의 배향은 길이 방향의 축선에 수직한 평면에서 축방향으로 코어 또는 배트의 둘레에 위치되는 것이다. +45°또는 -45°로 배향된 스트랜드는 코어 또는 배트의 길이 방향의 축선에 대해 45°의 각도로 배치되고, +45°의 평면은 -45°의 평면에 대해 수직하다.

적합한 +45°/-45°의 스트랜드의 배향은 스트랜드(40, 42)가 서로 수직하고 슬리브(34)의 길이 방향의 축선에 대해 대략 +45°/-45°로 배향되는 것으로, 도 8에 예시되어 있다. 이들 스트랜드(40, 42)는 도면의 단순화를 위해 도 3, 도 4 및 도 5에서는 실선으로서 도시되어 있다. 동체의 직경이 2.50 인치인 배트에 대하여 적합한 파이버글라스 슬리브(34)의 형태는, 그 내경이 코어(12)의 최대 직경보다 약간 더 작은 약 2.25 인치, 바람직하게는 약 2.35 - 2.40 인치인 브레이드로 되는 것이다. 적합한 브레이드는 그 중량 및 밀도가 각각 파운드당 약 26.5 피트 및 평방 야드당 9 온스이고, 켄터키 코빙톤에 소재한 에이 앤 피 테크놀로지(A & P Technology)사에 의해 제조되어 시판되고 있다.

파이버글라스 조각 또는 스트랜드로 제조된 브레이드 슬리브가 본 발명의 층(36, 38)을 형성하기 위한 슬리브(34)의 적합한 구조이기는 하지만, 본 발명의 범위 내에서는 파이버글라스 스트랜드 및/또는 다른 고강도 섬유 스트랜드로 제조된 직조 슬리브 또는 편직 슬리브도 사용될 수 있다. 또한, 직조 슬리브 또는 편직 슬리브는 길이 방향의 이음매를 구비할 수도 있고, 구비하지 않을 수도 있다. 따라서, 본 발명에 있어서, "슬리브"라는 용어는 적합한 브레이드 슬리브 뿐만 아니라, 파이버글라스 및/또는 다른 고강도 섬유로 이루어진 연속적인 유연성 슬리브로 구성될 수 있는 임의의 직물, 편직물 및 다른 천을 포함하도록 의도된 것이다.

전술한 바와 같이, 적합한 파이버글라스 슬리브(34)의 내경은 나무 코어(12)의 동체 부분(19)의 외경보다는 약간 더 작다. 따라서, 슬리브(34)는 동체 부분(19) 상으로 당겨짐에 따라 약간씩 확장된다. 이와 같이 슬리브(34)와 동체(19)가 서로 꼭 맞게 밀착되어 맞물림으로써, 파이버글라스 스트랜드(40, 42)의 전체적인 +45°/-45°의 배향이 원상대로 유지되거나, 코어(12)의 동체 부분(19)을 따라 약간 증가되는 것이 보장된다. 이와 같은 동체 부분(19)에서의 전체적인 +45°/-45° 이상의 배향은 도 3의 예비 성형된 배트 조립체(32)에서, 그리고 도 5의 확대 부분도에서 도면 부호 46으로 예시되어 있다.

한편, 정상적으로는 슬리브가 코어의 선단부(54)에서 또는 손잡이 부분(17)을 따라 코어에 꼭 맞게 밀착되지 않는다. 코어를 회전시킴으로써, 선단부(54)의 코어(12) 상에서 슬리브(34)가 수축된다. 선단부(54)에서의 슬리브(34)의 수축은 첨부 도면 중의 도 5에 예시되어 있다. 지지 연장부(28)의 베이스(44)가 코어(12)의 선단부(54)로부터 축방향으로 연장되는 지점을 제외한 선단부(54)의 전체 표면을 수축된 슬리브의 층이 덮고 있는 것을 도 5에서 찾아 볼 수 있을 것이다. 이와 같이 슬리브의 층이 선단부(54)의 상단 둘레 및 연장부(28)의 베이스(44)의 둘레에 꼭 맞게 끼워져 그 둘레를 덮도록 하는 것은 본 발명에 따라 독특하게 수행되지만, 코어의 선단부를 실질적으로 덮는 임의의 방식으로도 수행될 수도 있다.

한편, 코어의 손잡이 부분(17) 상의 브레이드 슬리브(34)에 장력을 가함으로써, 슬리브가 손잡이 부분 상에서 길이 방향으로 신장된다. 이러한 슬리브의 신장에 의해, 도 3 및 도 4에 도면 부호 48로 나타낸 바와 같이 섬유 스트랜드(40, 42)가 손잡이 부분에서 보다 더 길이 방향 쪽으로 배향된다. 이와 같이 섬유 스트랜드(40, 42)가 손잡이 부분에서 보다 더 길이 방향 쪽으로 배향되는 각도는 도 8에 도시된 바와 같은 브레이드의 정상적인 +45°/-45°의 배향보다는 상당히 작은 각도이다. 따라서, 바람직하게는 +45°/-45°로 배향되고 그 내경이 나무코어의 동체 부분의 직경과 같거나 약간 더 작은 유리 섬유 또는 다른 고강도 섬유의 브레이드 슬리브의 하나 이상의 연속 층을 사용하는 것이, 본 발명의 박층이 코팅된 배트를 제조함에 있어 상당히 유리한 것으로 확인되었다. 보다 더 구체적으로 설명한다면, 브레이드 슬리브가 나무 코어에 부착될 경우, 보다 더 큰 동체의 직경으로 인해 유리 섬유 스트랜드가 그 본래의 +45°/-45°의 배향을 넘어 +45°/-45°와 같거나 약간 더 큰 배향으로 확장된다. 이어서, 슬리브의 층(36, 38)이 코어 상에 조립되고 코어의 손잡이 부분 상에서 신장되어 수축됨에 따라, 스트랜드가 +45°/-45°의 각도보다 더 상당히 작은 배향으로 현저히 길이 방향 쪽으로 배향된다. 이와 같이 스트랜드의 배향이 0°의 배향 쪽으로 변함으로써, 스트랜드의 길이 방향의 강도가 현저히 증가되고, 이에 따라 배트의 손잡이 부분에서의 유리 섬유의 보강 효과가 증대된다. 또한, 브레이드 슬리브의 신장 및 수축에 의해, 손잡이 부분의 스트랜드가 실질적으로 서로에 대해 고정되어 스트랜드의 길이 방향의 강도가 추가적으로 증가된다. 상호 고정 효과가 생길 때의 배트의 손잡이 부분에서의 스트랜드의 적합한 배향은 약 +20°/-20°내지 약 +25°/-25°이다.

본 발명에 있어서, 적합한 파이버글라스 브레이드 슬리브의 연속 층은 예비 성형된 배트 조립체(32)의 제조시에 중공 부착관의 사용에 의해 용이하고 신속하게 코어(12)의 거의 전체 외표면에 걸쳐 부착될 수 있다. 이러한 방법은 도 9, 도 10 및 도 11에 개략적으로 예시되어 있고, 이들 도면에서는 부착관이 전체적으로 도면 부호 50으로 지시된다. 슬리브의 층은 슬리브의 길이를 충분한 길이로 선택함으로써 2개 이상의 층을 포함하도록 2겹씩 부착되는 것이 바람직하다. 이 경우, 슬리브(34)는 부착관(50)의 외측면 상에 배치되고, 슬리브(34)의 내경은 나무 코어의 최대 직경보다 약간 더 크다. 부착관으로는 소정의 내경으로 형성된 임의의 강성 플라스틱 관이 사용될 수 있지만, 투명한 PVC 플라스틱 관이 바람직하다. 슬리브(34)를 부착관(50) 상에 배치하기 전후에, 도 9의 도면 부호 52에서와 같이 인접 단부를 테이프 등으로 묶어서 바짝 조인다. 이와 같이 하면, 슬리브(34) 및 부착관이 나무 코어(12)를 수납할 준비를 완료한 상태로 된 것이다.

부착관(50)의 외측면 상에서의 슬리브(34)의 이동을 억제시키는 한편, 나무 코어(12)의 손잡이 부분(17)을 슬리브(34)의 묶여서 조여진 단부(52) 내로 밀어 넣어, 슬리브를 강제적으로 부착관(50) 내로 이동시킨다. 이에 의해, 배트를 부착관(50) 내로 밀어 넣을 때, 슬리브(34)가 장력 하에서 부착관(50)의 외측면을 벗어나 배트 상으로 이동된다. 이와 같이 길이 방향으로 슬리브에 가해지는 장력으로 인해, 슬리브가 코어의 손잡이 부분(17)상에서 수축되는 성향을 나타내게 되고, 이에 따라 스트랜드가 바람직한 길이 방향 쪽으로 배향된다. 코어(12)가 부착관(50) 내에 완전히 들어 가게 되면, 동체 쪽의 단부의 지지 연장부(28)를 손잡이로서 사용하여 코어를 회전시킨다. 이와 같은 회전 또는 비틀림 작용에 의해, 슬리브(34)가 나무 코어(12)이 외측 선단부(54) 상에서 수축된다. 지지 연장부(28)와 코어의 외측 단부 또는 선단부가 만나는 지점인 지지 연장부(28)의 원형 베이스(44)에 맞물려 코어의 선단부(54)의 잔여부를 완전히 덮을 정도로 슬리브가 수축될 때까지 코어를 회전시킨다. 이와 같이 함으로써, 슬리브(34)의 제1 층(36)이 코어(12) 상의 소정의 위치에 위치된다.

지지 연장부(28)의 베이스(44)에 이르기 까지 코어의 선단부(54)의 전체를 충분히 덮도록 하기 위한 코어(12)의 회전량은 밀도, 직조 견고성 등을 비롯한 슬리브의 특성에 따라 달라진다. 전술한 바와 같은 바람직한 파이버글라스 브레이드 슬리브를 사용한다면, 슬리브(34)를 코어의 선단부(54)의 둘레에서 충분하게 수축시키기 위해 코어를 단지 약 1.5 회전시키기만 하면 된다. 이와 같이 슬리브가 베이스(44)까지 수축됨으로써, 슬리브를 헐겁게 만들거나 분리되어 떨어지게 함이 없이 코어를 부착관으로부터 인출할 수 있고, 이와 같이 코어(12)를 부착관(50)으로부터 인출하면서 나무 코어(12) 상에 파이버글라스 슬리브(34)의 제2 층(38)을 분포시킬 수 있다. 따라서, 고강도 슬리브(34)의 2개의 연속 층(36, 38)을 서로 분리시킴이 없이 신속하고 용이하게 코어(12)의 거의 전체 외표면에 걸쳐 부착시키는 것이 가능하다. 실제로, 제2 층(38)은 간단하게 제1 층(36)상에 역으로 접혀진다. 추가의 층들도 단순히 전술한 방법을 반복함으로써 마찬가지로 한겹 또는 두겹씩 부착될 수 있다. 또한, 관형의 슬리브는 부착을 하지 않는 단부로부터 부착관(50)으로 연속적으로 급송될 수 있다.

나무 코어(12)를 부착관(50)으로부터 인출하면, 슬리브(34)를 코어의 단부에 있는 지지 연장부(26)를 지나 몇인치 정도 연장되는 부분을 남겨둔 채 절단한다. 이어서, 전술한 바와 같이 코어의 손잡이 부분(17)의 둘레로 슬리브를 끌어 내려 슬리브의 층(38)의 스트랜드(40, 42)를 배트의 손잡이 부분(16)에 대해 원하는 고정 효과의 배향으로 배향시키기 위해, 슬리브의 층(38)의 단부(41)를 코어(12)에 대해 인장시킨다. 이러한 인장 작업은 슬리브의 층(38)의 외측 단부(41)를 유지시킨채 지지 연장부(28)를 손잡이로 하여 코어를 회전시킴으로써 손쉽게 수행될 수 있다. 또한, 부착관을 노브(21)의 베이스까지 팽팽하게 잡아 당겨서 슬리브를 노브 쪽의 단부의 둘레로 끌어 내린다. 이와 같은 작업은 작은 조각의 플라스틱 PVC 관(39)을 층(38)의 단부(41) 및 스터드(26) 상에 배치하고, 이어서 PVC 관을 노브(21)의 베이스 쪽으로 이동시키면서 브레이드 단부를 팽팽하게 잡아 당김으로써 손쉽게 수행된다. 다음으로, 브레이드 층(38)의 단부(41)를 겹쳐지게 접어서 테이프로 묶는다(도시 생략). 필요하다면, 관(39)을 노브(21)의 베이스 상에서 보다 더 꽉 비틂으로써 외층(38)에 추가의 장력을 가할 수 있다. 이와 같이 하여 예비 성형된 배트 조립체(32)가 완성된다.

슬리브(34)의 층(36, 38)은 배트(10)의 형성 중에 적절한 경화성 수지에 의해 코어(12)의 거의 전체 외표면에 걸쳐 밀착적으로 접착된다. 파이버글라스 층을 나무 코어에 밀착적으로 접착시키면서도 공의 타격 또는 기타의 원인에 의한 충격을 받을 때에 균열, 파손 또는 파쇄를 보이지 않는 임의의 경화성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 보강된 배트는 그 외관이 표준 나무 배트와 거의 같게 되도록 의도된 것이기 때문에, 투명한 수지가 적합하다. 따라서, 본 발명에 사용하기 위한 경화성 수지는 투명성, 파괴 인성, 충격 특성, 층간 접착성, 계면 접착성 및 높은 측방향으로의 에너지 분산 계수를 얻을 수 있도록 선택된다.

본 발명에 사용하기 위한 적합한 수지는 상온 또는 그 근처에서 자기 경화되는 열경화성 에폭시 수지이다. 에폭시 성분은 2,2'-(1,3-페닐렌) 비스-2-옥사졸린 [2,2'-(1,3-phenylene)bis-2-oxazoline]계인 것이 적합하다. 단기능성 희석제를 수반하거나 수반하지 않는 다른 이기능성 및 다기능성 에폭시 수지도 사용될 수 있다. 열경화성 에폭시 수지를 형성하는 데에 사용하기 적합한 전환제(converter) 또는 경화제들 중에는 다기능성 1차 및 2차 아민, 루이스(Lewis) 산, 루이스 염기, 이염기성 카르복실산과 무수화물 등이 포함된다. 적합한 경화제에는 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 트리에틸렌테트라아민(triethlenetetramine), 메탁실렌디아민(metaxylenediamine), α-아미노에틸 피페라진(α-aminoethyl piperazine) 등과 같은 알킬 아민이 포함된다. 폴리옥시프로필렌아민(polyoxypropyleneamine), 아미도아민(amidoamine), 폴리아미드(polyamide) 및 시클로알리파틱 폴리아민(cycloaliphatic polyamine)도 역시 전환제의 모두로서 또는 혼합물로서 사용될 수 있다. 혼합비는 대략적으로 각각의 에폭시기에 대해 1개의 활성 아민 수소로 조성되는 화학양론비(루이스 산 및 루이스 염기는 제외)로 되는 것이다. 에폭시 성분 및 아민 경화제 성분에 추가하여, 경화 중에 석출되어 불연속적인 제2 상을 형성하는 제3 성분이 혼입되는 것이 적합하다. 이와 같은 제2 상은 바람직하게는 그 직경이 약 1 미크론 미만인 작은 탄성 중합체 구와 같은 조직의 상으로서, 캡슐화되어 연속적인 에폭시 상에 접착된다. 이러한 제2 상은 파괴 인성, 내충격성을 향상시키고, 조기에 박리되는 것에 대한 복합재의 저항성을 개선시킨다. 적합한 수지 재료는 캘리포니아 베니치아 소재의 어플라이드 폴리메릭 인코오포레이티드(Applied Polymeric Inc)사에 의해 제조되어 시판되고 있다.

적합한 에폭시 수지를 나무 배트 코어에 접착하는 것을 지원하기 위해, 파이버글라스 슬리브의 층을 부착하기 이전에 나무 배트 코어에 프라이머(primer)를 도포하는 것이 적합하다. 프라이머는 나무에 침투하도록 그리고 나무 코어와 파이버글라스 사이에서 커플러 또는 인터페이스로서 작용하도록 선택된다. 적합한 프라이머 조성물은 낮은 독성, 낮은 원가, 긴 보존 수명, 양호한 나무 침투성, Tg 〉60℃, 및 낮은 점성을 나타내는 에폭시 수지 에멀션(emulsion)이다. 분자량이 약 30,000인 단성분 열가소성 에폭시와 함께 적절한 유착 및 침투 용매(coalescing and penetrating solvent)를 사용하는 것이 특히 효과적이다. 2개의 성분으로 구성되어 그 중의 B 성분이 알킬 아민, 아미도아민 및 에멀션화 계면활성제의 혼합물을 함유하는 에폭시도 만족할 만한 결과를 얻을 수 있는 것이지만, 2개의 성분으로 구성된다는 점과 보존 수명이 제한적이라는 점 때문에 그리 적합한 것은 아니다. 프라이머 조성의 다른 예로는 레조르시놀 포름알데히드(resorcinol formaldehyde), 요소 포름알데히드 및 폴리에틸렌이민 하이드록시메틸화 레조르시놀(polyethylenimine hydroxymethylated resorcinol) 등이 있다. 또한, 적합한 프라이머도 어플라이드 폴리메릭 인코오포레이티드에 의해 제조되어 시판되고 있다.

도 6 및 도 7의 확대 단면도는 보강된 배트를 형성하는 복합재 슬리브(14)의 층과 나무 코어(12)의 표면과의 사이의 긴밀한 접착 및 박층 형성 관계를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 슬리브(34)의 층(36, 38)은 선반 지지 연장부(26, 28)를 배트(10)의 마감 처리에서 제거하는 지점에 해당하는 외측 단부(22)에 있는 부분(56) 및 노브(18)의 베이스에 있는 부분(58)을 제외하고는 배트(10)의 거의 전체 외표면에 걸쳐 피복된다. 또한, 본 발명에 따르면, 노브(18)의 보강은 불필요하다. 따라서, 노브(18)가 손잡이 부분(16)의 바닥과 합체되는 지점(60)에서는 보강 층(36, 38)이 절단될 수 있다. 이 경우, 연장부(26)는 배트의 마감 처리 시에 노브(18)의 베이스와 동일한 높이로 절단된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 파이버글라스의 보강 층은 적어도 노브가 손잡이(16)에 합체되는 지점부터 배트의 외측 선단에 있는 부분(56)에 이르기까지 배트(10)의 거의 전체 외표면에 걸쳐 연속적으로 피복된다. 이와 같은 연속적인 피복은 노브(18)를 포함하지 않을 경우에 배트의 전체 외표면의 99%를 넘는 비율에 해당한다.

파이버글라스 슬리브의 층을 나무 코어에 박층을 이루어 접착시키기 위한 종래의 방법은 도 12, 도 13 및 도 14에 예시되어 있다. 예비 성형된 배트 조립체(32)는 하부 반쪽 주형(64) 및 상부 반쪽 주형(66)을 포함하는 주형(62) 내에 배치되고, 이 경우에 각각의 반쪽 주형(64, 66)은 예비 성형된 배트 조립체(32)를 수납하는 공동(68)의 반쪽에 해당하는 부분을 각각 포함한다. 주형의 구성품들은 종래의 것으로, 주형을 폐쇄시켰을 때에, 열에 의해 경화될 수 있는 적절한 열경화성 또는 열가소성 수지를 주입구(70)를 통해 주입하여 공동(68)을 충전시키고, 파이버글라스 슬리브의 층(36, 38)을 충분하게 수지로 함침시키게 된다. 이어서, 주형의 공동과, 수지로 함침된 층(36, 38)을 포함한 예비 성형된 배트 조립체(32)에 열 및 압력을 가한다. 이 경우, 수지를 용융 및 융합시켜 슬리브 층을 나무 코어에 박층을 이루어 접착시키고, 또한 손잡이 부분(16)의 파이버글라스 스트랜드를 도면 부호 48로 지시된 바와 같은 전술한 적합한 배향으로 유지시키며, 동체 부분(14)의 파이버글라스 스트랜드를 도면 부호 46으로 지시된 바와 같은 대각선 방향의 그물식으로 유지시키는 온도로 가열을 하게 된다. 공지의 수지 주입 성형 기술의 하나는 세키(Seki)의 미국 특허 제5,301,940호에 개시되어 있으며, 다만 단부 지지 연장부(26, 28)의 수용을 위해 주형의 모양을 변경해야 한다는 점에서 차이가 있다.

파이버글라스 슬리브의 층을 나무 코어에 고정시키기 위해, 전술한 적합한 에폭시 수지들과 같은 에폭시 수지를 도포하고 경화시키기 위한 신규의 방법을 사용하는 것도 역시 본 발명의 일부에 해당한다. 그러나, 적합한 에폭시 수지를 사용함에 있어서, 전술한 적합한 에폭시 프라이머와 같은 프라이머를 파이버글라스 슬리브의 층의 부착 이전에 나무 코어(12)에 도포해야 한다. 나무 코어를 약 110℉로 가열한 후에 수지 프라이머를 도포하는 것이 바람직하다. 이와 같은 가열은 나무 코어로부터 공기를 방출시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 프라이머가 나무에 침투하는 것을 도와준다. 가열이 완료되면, 나무 코어를 에폭시 프라이머 조성물 중에 침지시킨다. 건조시킨 후에 다시 한 번 나무 코어를 프라이머 조성물 중에 침지시키는 것이 적합하다. 그러나, 2번째의 침지의 경우에는 가열을 하지 않는다. 이와 같이 하면, 경화 및 성형 작업 중에 에폭시 수지를 수용하기 위해 나무 코어에 프라이머를 도포하는 작업이 완료된다.

본 발명에서는, 파이버글라스 슬리브의 층을 나무 코어에 박층을 이루어 접착시키는 것을 종래의 공정의 경우보다 더 신속하고 저렴한 기술로 용이하게 수행하도록 해주는 독특한 성형 기술을 알아냈다. 이와 같은 적합한 성형 기술은 종래의 플라스틱 관을 열수축시켜 예비 성형된 배트 조립체에 꼭 맞게 밀착시키고, 이와 같이 열수축된 관을 에폭시 수지를 도포하고 경화시키기 위한 주형으로서 사용하는 과정을 포함한다. 이후로, 관형의 플라스틱 주형이 전체적으로 도면 부호 72로 지시되어 있는 예시적인 도면인 도 15, 도 16 및 도 17을 참조하여 전술한 성형 기술을 설명하기로 한다.

필요한 관형의 주형(72)을 형성하기 위해, 적절한 크기의 중공 관(74)을 배트 조립체(32)의 동체 쪽의 단부에서 지지 연장부(28) 상에 배치한다. 중공 관(74)은 길게 연장된 관 부분(76) 및 연장부(28) 상에 끼워 맞춰지는 치수로 형성된 짧은 관 부분(78)을 포함한다. 연장부(28) 상의 관 부분(78)의 직경은 관 부분(76)의 직경보다 더 작다. 긴 관 부분(76)은 주형(72)의 개방된 스파우트(80)를 형성하는 반면에, 짧은 관 부분(78)은 스파우트(80)로부터 예비 성형된 배트 조립체를 둘러싸는 주형으로 연결되는 원형의 개구부(81)(도 16 참조)를 형성한다. 일반적으로, 길이가 약 20 인치이고 판지로 이루어진 1 1/2 인치의 중공 관이 관 부분(76)으로서 사용하기에 만족할 만한 것으로 확인되었다. 짧은 관 부분(78)은 판지로 이루어진 관 부분(76)의 내부에 쉽게 부착될 수 있다. 관(74)을 직립 수직 위치로 지지하는 적절한 스탠드(도시 생략)에 관(74)의 베이스를 배치한다. 이어서, 지지 연장부(28)를 관 부분(78) 내에 삽입함으로써, 예비 성형된 배트 조립체(32)를 관(74) 상에 지지시킨다.

다음으로, 펼쳤을 때의 폭이 약 4 인치인 고수축 관(82)을 예비 성형된 배트 조립체와 관(74)에 걸쳐 부착한다. 얇은 PVC 고수축 관이 고수축 관(82)으로서 사용하기에 만족할 만한 것으로 확인되었다. 이어서, 환형의 복사 히터(84) 등을 사용함으로써 고수축 관(82)을 수축시켜 외측의 파이버글라스 슬리브의 층에 꼭 맞게 밀착되도록 한다. 복사 히터(84)가 관(82)의 바닥부로부터 출발하여, 외측 단부로부터 시작되는 예비 성형된 배트 조립체(32)를 거쳐 상향으로 자동적으로 이동되는 것이 바람직하다. 도 15에 도시된 바와 같이, 환형의 복사 히터(84)는 조립된 구조물의 위쪽으로 관(74) 및 예비 성형된 배트 조립체(32)의 동체 부분(19)을 지나서 손잡이 부분(17)으로 상당히 이동되어 있다. 역시 도시된 바와 같이, 고수축 관(82)은 관(74) 및 예비 성형된 배트 조립체(32)에 꼭 맞게 밀착되도록 수축되어 있다. 고수축 관(82)이 관(74) 및 예비 성형된 배트 조립체(32) 상에서 수축됨에 따라 관(82) 내부의 공기가 방출되도록 하기 위한 적절한 개구부를 제공한다. 복사 히터가 조립된 구조물을 거쳐 완전히 통과하게 되면, 관(82)은 노브 쪽의 단부(18)의 둘레에 수축되어 밀착되고, 이어서 동체 쪽의 선단부(54)에 긴 길이의 개방된 관 연장부를 구비한 관형의 플라스틱 주형(72)을 형성하는 열수축된 플라스틱 외피 내에 둘러싸인 예비 성형된 배트 조립체(32)를 남겨둔 채 중공 관(74)을 제거한다.

배트의 손잡이 부분(16)의 직경과 동체 부분(20)의 직경과의 사이에는 상당한 차이가 있기 때문에, 예비 성형된 배트 조립체의 손잡이 부분 상에서 주형 관을 수축시키기 위해서는 열수축 과정 중에 플라스틱 주형 관을 동시에 신장시키고 가열하는 것이 필요한 것으로 확인되었다. 이와 같이 하는 것이 배트의 손잡이 부분에서 주형 관을 충분히 수축시키기 위해 바람직한 것임을 알아냈다. 그와 같이 열수축 과정 중에 배트의 손잡이 부분(16)에서 관을 동시에 신장시키는 작업은 임의의 적절한 기술에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 간단한 한가지 방법은 환형의 복사 히터(84)가 그 상향 진로의 약 3/4 지점에 올라갔을 때에 관(74)의 지지를 해제하여, 즉 그 위에 조립된 예비 성형된 배트 조립체의 지지를 해제하여, 예비 성형된 배트 조립체(32) 및 관(74)이 열수축된 관(82)의 해당 부분과 함께, 상부로부터 지지되어 있는 관(82)의 잔여 부분에 대해 자유롭게 매달리도록 하는 방법이다. 이와 같이 수축되지 않은 관(82)에 중력이 작용함으로써, 그러한 수축되지 않은 관은 복사 히터에 의해 손잡이 부분 상에서 열수축이 일어날 때에 그와 동시에 신장된다.

이제, 관 연장부(85)로부터 관(74)을 제거하게 되면, 관형의 플라스틱 주형(72) 내에 있는 예비 성형된 배트 조립체(32)는 적합한 에폭시 수지(86)를 수용할 준비를 완료한 것이 된다. 조립된 구성품들을 주변 온도 환경에 있게 된다. 이어서, 에폭시 수지 조성물을 혼합하여 개방된 스파우트(80)를 통해 중공 관 연장부(85) 내에 부어 넣는다. 적합한 에폭시 수지를 사용할 경우, 혼합된 수지를 약 7 온스 정도 사용하는 것으로도 충분하다는 것을 알아냈다. 단면이 약 1 인치 × 1 인치이고 길이가 14 인치인 긴 물푸레 나무 조각(88)을 관 내에 삽입하여 흡열체로서 작용하도록 하는 것이 적합하다. 이와 같은 물푸레 나무 조각은 에폭시 수지의 발열 반응을 감쇠시켜 수지의 작용 시간 또는 "보존 시간"을 증가시키는 역할을 한다. 이어서, 중공 관 연장부(85)의 개방 단부(80)를 포집 고정구(90) 상에 배치하고 고정시켜서 관 연장부 및 관형의 플라스틱 주형 내에 공기압을 가압한다. 이러한 헤드 압력을 가함으로써, 수지가 조기에 경화됨이 없이 예비 성형된 배트 조립체에 파이버글라스 슬리브를 적절한 시간 내에 습윤시키게 된다. 약 10 psi의 공기압을 가하는 것이 적합하고, 이에 의해 약 30 내지 40분 내에 조립체(32)의 손잡이 쪽의 단부에 있는 주형의 개구부(92)로부터 수지가 떨어져 내릴 정도로, 적합한 에폭시 수지가 지지되어 있는 예비 성형된 배트 조립체(32) 및 관형의 플라스틱 주형(72)의 전체 길이를 가로질러 통과하게 된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 에폭시 수지는 도면 부호 94로 지시된 높이에서 예비 성형된 배트 조립체(32)의 대략 상부 1/4 정도를 습윤시키고 있다. 이와 같이 관형의 플라스틱 주형을 가압하는 방법은 "수지 이동 성형(Resin Transfer Molding)"이란 명칭으로 당해 기술 분야에 공지되어 있는 복합재 제조 방법의 일형태이다.

약 80 - 82℉의 주변 온도가 에폭시 수지를 도포하고 경화시키기 위한 최적의 온도인 것으로 확인되었다. 이와 같은 온도보다 더 낮은 주변 온도는 바람직하지 않게도 수지의 점성을 증가시켜 습윤 시간을 지나치게 길어지게 만든다. 또한, 그와 같은 온도보다 더 상당히 높은 주변 온도도 역시 바람직하지 않은 수지의 발열 반응을 일으켜 형성된 배트를 쓸모없게 만든다.

예비 성형된 배트 조립체(32)를 습윤시킨 후에, 그 조립체(32)를 거꾸로 뒤집어서 노브(18)의 직하부에서 배트를 지지하는 장착구(96)에 의해 유지시킨다(도 17 참조). 이와 같이 함으로써, 경화되지 않은 수지 및 파이버글라스가 손잡이/노브의 경계면에서 보다 더 양호하게 충전된다. 장착구(96)를 성형하고 200℉를 넘는 온도로 가열하여, 배트(10)의 노브의 상단과 손잡이 부분(16)의 베이스와의 사이에 영구적인 링을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 조립체(32)를 거꾸로 뒤집어서 유지시키는 단계는 전술한 수지 이동 성형 단계 중에 파이버글라스 슬리브의 층이 효과적으로 포화될 경우에는 생략될 수 있다.

대략 1 1/2 내지 2시간 정도 소요되어 에폭시 수지가 경화되고 나면, 열수축 랩을 이루는 관형의 주형(72)을 제거한다. 또한, 지지 연장부(26, 28)를 절단하고, 노출된 배트의 단부를 마감 처리한다. 이어서, 손잡이에 모래를 분사하거나 손잡이를 사포로 갈아서 손잡이에 거칠은 감촉을 부여한다. 상기 바람직한 실시예들은 고강도 섬유 또는 파이버글라스로 이루어진 유연성 직물 슬리브의 하나 이상의 층을 사용하여 설명되었지만, 케브라(Kevlar), 스펙트라(Spectra), 탄소, 나일론 등와 같은 다른 높은 인장 강도의 섬유로 이루어진 직물 슬리브도 본 발명에 사용될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 범위에서는, 그러한 다른 고강도 섬유의 하나 이상의 조각 또는 스트랜드가 파이버글라스 스트랜드 또는 조각과 함께 유연성 슬리브로 브레이딩되거나, 직조되거나, 편직되거나, 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 브레이딩되거나 브레이딩되지 않은 유리 섬유로만 이루어진 슬리브로 한정되도록 의도된 것은 아니다.

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또한, 나무 코어(12)를 형성하는 특별한 나무는 선택적인 문제에 불과할 수 있다. 통상적으로, 양질의 나무 배트를 제조하는 데에는 고급 물푸레 나무가 사용되고, 본 발명에서도 그와 같은 물푸레 나무가 사용될 수 있다. 그러나, 박층으로 코팅된 본 발명의 파이버글라스 슬리브(14)의 놀라운 보강 성능을 고려한다면, 저급 물푸레 나무도 역시 나무 코어(12)로서 사용될 수 있다.

끝으로, 도 18 및 도 19에는 변형례에 따른 배트(100, 200)가 각각 도시되어 있다. 도 18의 배트(100)는 배트에 다수의 원형 홈(102)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 폭이 대략 3/16 인치이고, 깊이는 대략 0.100 ±0.010 인치인 15개의 홈이 있다. 폭이 대략 3/16 인치인 동체의 스트립 부분은 상기 홈의 각 쌍 사이에 남아 있다. 길이방향의 홈(110)도 또한 도시되어 있다. 또 다른 상응하는 홈(110)은 배트(100)의 반대쪽에 있다. 상기 2개의 홈(110)은 폭이 대략 1/32 인치이고, 깊이는 홈(102)과 같다. 홈(102)은 손잡이 단부내의 4개의 홈(30)과 유사하게, 수지가 동체 단부로부터 노브 단부를 향해 유입될 때, 홈(102)으로부터 공기를 강제로 뽑아내는 기능을 한다. 직물층이 동체 단부에서 밀접하지 않고, 수지의 흐름이 동체 단부에서 더 빠르기 때문에, 더 밀접한 직물층과 더 느린 수지 흐름을 갖는 손잡이 단부내의 4개의 홈(30)에 비교해 볼때, 단지 2개의 홈(110)만이 동체 단부에 필요하다고 여겨진다.

도 19의 배트(200)는 배트(100)의 홈(102)과 유사한 다수의 홈(202)을 동체 단부에 포함한다. 그러나, 홈(202)은 모따기된 외측 모서리(206)와 내측 모서리(207)를 포함한다. 배트가 길이방향의 축선을 따라 절단되면, 홈(202)은 사인 파형과 같은 형태를 가진다. [도 18의 배트(100)는 유사한 단면에서 정사각형 파형과 같은 형태를 가진다.] 동체 표면을 따라 선을 그리면, 홈(202)의 각 쌍 사이에 있는 스트립의 상부는 상기 선과 닿는다. 배트(200)는 배트(100)의 길이방향의 홈(110)이 없는 것으로 도시되어 있다. 사인 파형의 형태를 취하므로, 각각의 공기 채널은 홈(202)으로부터 공기를 강제로 뽑아내지 않아도 된다. 또한, 유입되는 수지는 더 쉽게 홈(202)를 채운다. 그러나, 필요에 따라 홈(110)이 형성되어도 좋다.

배트(100) 및 배트(200)은 전술한 배트(10)과 동일한 방법으로 제조된다. 단지 배트의 타격영역에 있는 나무의 수명을 늘리는 것을 돕기 위해 동체 단부에 더 많은 수지가 있다. 배트(100) 및 배트(200)에서는 어플라이드 폴리메릭의 CR-58 에폭시가 100, 어플라이드 폴리메릭의 HB-3 경화제가 28 비율로 혼합된다. 상기 혼합물의 100그램이 배트용 몰드에 사용되고, 대략 80 내지 90 그램이 실제로 배트를 통하여 유입된다.

이상의 설명은 본 발명의 원리를 예시하기 위한 것으로 고려된 것이고, 당업자들은 본 발명에 대해 다수의 다른 수정 및 변경을 하게 될 것이다. 따라서, 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에 본 발명을 한정하려는 의도는 없다. 모든 적절한 수정물 및 균등물들도 제시된 바와 같은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 분류될 수 있을 것이다.

본 발명의 보강된 나무 배트에서는, 고강도 섬유의 스트랜드로 형성된 유연성 직물 슬리브의 하나 이상의 연속 층을 나무 코어의 거의 전체 외표면에 걸쳐 꼭 맞게 끼워서 예비 성형된 배트 조립체를 형성하는 중에, 그 스트랜드가 배트의 손잡이 부분을 따라 배트의 길이 방향 축선에 보다 더 가깝게 배향되어 고정됨으로써, 손잡이의 길이 방향 축선을 따라 브레이드 슬리브의 인장 강도가 현저히 증가된다. 아울러, 경화성 수지에 의해 슬리브의 층이 박층을 이루어 코어에 접착되면, 그와 같은 양호한 스트랜드의 배향이 배트 중에 그대로 유지되어 이루어진다. 따라서, 이와 같은 배열에 의해, 본 발명의 배트의 강도 특성이 현저히 향상된다.

또한, 본 발명의 나무 배트의 제조 방법에서는, 적합한 파이버글라스 브레이드 슬리브의 연속 층이 예비 성형된 배트 조립체의 제조 시에 중공 부착관의 사용에 의해 용이하고 신속하게 코어의 거의 전체 외표면에 걸쳐 부착될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 파이버글라스 슬리브의 층을 나무 코어에 박층을 이루어 접착시키는 것을 종래의 공정의 경우보다 더 신속하고 저렴한 기술로 용이하게 수행하도록 해주는 독특한 성형 기술을 포함하고 있기 때문에, 매우 경제적일 뿐만 아니라 간단히 실시될 수 있다.

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12. 표준 크기의 나무 배트와 동일한 외형 치수의 보강된 나무 배트로서,

    표준 크기의 나무 배트의 외형 치수보다 약간 더 작은 외형 치수의 긴 부재를 형성하는 손잡이 부분 및 동체 부분을 포함한 나무 코어와, 경화성 수지로 함침되고 상기 나무 코어의 전체 외표면에 박층을 이루어 그 외표면을 덮는 보강 섬유의 슬리브의 하나 이상의 연속 층을 포함하며,

    상기 슬리브의 하나 이상의 연속 층은 상기 나무 코어의 외형 치수를 상기 표준 크기의 나무 배트의 외형 치수와 동일한 보강된 나무 배트의 최종 치수로 증가시키는 두께를 갖고, 상기 동체 부분에 다수의 원형 홈을 포함하는 것인 보강된 나무 배트.
13. 제12항에 있어서, 상기 홈 및 동체는 횡방향의 전이부를 구비하는 것을 특징으로 하는 보강된 나무 배트.
14. 제12항에 있어서, 상기 홈과 동체는 모따기 되어있는 모서리의 전이부를 구비하는 것을 특징으로 하는 보강된 나무 배트.
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